基于魯棒控制與輸出調(diào)節(jié)理論的多智能體控制研究.pdf

1、近年來(lái)，作為從人工智能學(xué)科發(fā)展和壯大起來(lái)的一門(mén)新興交叉學(xué)科，多智能體系統(tǒng)的研究已經(jīng)吸引了國(guó)內(nèi)外許多專家學(xué)者的廣泛關(guān)注，其意義就在于它能夠解決那些超出了單個(gè)智能體系統(tǒng)所能解決的大型的、復(fù)雜的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，并廣泛應(yīng)用于自然界、工程技術(shù)等諸多領(lǐng)域，對(duì)于人類了解、探索自然界有重要的幫助。因此，多智能體系統(tǒng)的研究不論在理論還是在實(shí)際工程中，都具有深刻的意義。本文在概述當(dāng)前相關(guān)研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，研究了具有非線性動(dòng)態(tài)的多智能體系統(tǒng)的一致性和編隊(duì)控制等問(wèn)題

2、。
　　本文的主要研究結(jié)果有:
　　1具有非線性動(dòng)態(tài)二階多智能體系統(tǒng)領(lǐng)導(dǎo)-跟隨者控制一致性控制
　　研究了具有非線性動(dòng)態(tài)的二階多智能體系統(tǒng)的領(lǐng)導(dǎo)-跟隨一致性問(wèn)題。首先，在無(wú)時(shí)滯的情況下，針對(duì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分別是固定和切換兩種情況，基于圖論等相關(guān)知識(shí)，給出了多智能體能夠漸近跟蹤領(lǐng)導(dǎo)者的條件。然后在考慮帶有時(shí)滯的情況下，同樣針對(duì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分別是固定和切換兩種情況，應(yīng)用Lyapunov-Razumikhin定理，得到了多智能體系統(tǒng)達(dá)

3、到一致性的條件。
　　2具有非線性動(dòng)態(tài)多智能體系統(tǒng)魯棒H∞編隊(duì)控制
　　假設(shè)智能體間存在通信時(shí)滯，考慮了具有非線性動(dòng)態(tài)的二階多智能體系統(tǒng)的魯棒H∞編隊(duì)控制問(wèn)題，設(shè)計(jì)控制器使得問(wèn)題可解。首先，在系統(tǒng)不存在外界干擾和參數(shù)不確定的情況下，針對(duì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分別是固定和切換的兩種情況，基于矩陣的相關(guān)知識(shí)，采用線性矩陣不等式(LMI)方法，結(jié)合Lyapunov穩(wěn)定性理論，給出了所研究的多智能體系統(tǒng)編隊(duì)控制問(wèn)題可解的充分條件。接著在考慮系統(tǒng)帶

4、有外部干擾和參數(shù)不確定的情況，同樣針對(duì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分別是固定和切換兩種情況，研究了多智能體系統(tǒng)H∞編隊(duì)控制問(wèn)題的魯棒性，給出了問(wèn)題可解的充分條件。即多智能體系統(tǒng)在所設(shè)計(jì)的控制器的作用下，不僅達(dá)到了期望的隊(duì)形，而且滿足一定的H∞性能指標(biāo)。
　　3仿射非線性多智能體系統(tǒng)基于輸出調(diào)節(jié)的編隊(duì)控制
　　基于傳統(tǒng)的系統(tǒng)輸出調(diào)節(jié)理論，研究了一類仿射非線性多智能體系統(tǒng)編隊(duì)控制問(wèn)題。即多智能體系統(tǒng)在跟蹤參考信號(hào)的同時(shí)，相互之間還要保持所期望的隊(duì)形

5、。在考慮多智能體系統(tǒng)時(shí)，智能體需要以一個(gè)期望隊(duì)形去跟蹤外部系統(tǒng)信號(hào)。為了解決這個(gè)問(wèn)題，將傳統(tǒng)的非線性輸出調(diào)節(jié)理論進(jìn)行推廣，并且設(shè)計(jì)了一個(gè)分布式控制協(xié)議。基于內(nèi)模原理，由調(diào)節(jié)方程給出了多智能體系統(tǒng)分布式輸出調(diào)節(jié)編隊(duì)控制問(wèn)題是可解的充要條件。
　　4基于魯棒輸出調(diào)節(jié)的非線性多智能體系統(tǒng)的編隊(duì)控制
　　針對(duì)含有參數(shù)不確定且具有一般形式的非線性動(dòng)態(tài)的多智能體系統(tǒng)，研究了其分布式魯棒輸出調(diào)節(jié)編隊(duì)控制問(wèn)題。為了解決這個(gè)問(wèn)題，基于鄰域設(shè)計(jì)

6、了一個(gè)動(dòng)態(tài)反饋分布式控制協(xié)議，并且將傳統(tǒng)的非線性輸出調(diào)節(jié)理論進(jìn)行推廣。利用中心流形定理和內(nèi)模原理等理論，得到了多智能體系統(tǒng)魯棒輸出調(diào)節(jié)編隊(duì)控制問(wèn)題是可解的條件。
　　論文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)如下:
　　1)針對(duì)固定和切換兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)情況，考慮了具有非線性動(dòng)態(tài)的二階多智能體系統(tǒng)的領(lǐng)導(dǎo)-跟隨一致性問(wèn)題。在帶有和不帶有時(shí)滯的兩種情況下，應(yīng)用圖論和穩(wěn)定性理論等相關(guān)知識(shí)，給出了多智能體能夠漸近跟蹤領(lǐng)導(dǎo)者的條件。
　　2)針對(duì)具有時(shí)滯非線

7、性動(dòng)態(tài)的二階多智能體系統(tǒng)，研究編隊(duì)控制問(wèn)題。考慮系統(tǒng)系統(tǒng)帶有外界干擾和參數(shù)不確定性的情況下，基于線性矩陣不等式方法，得到多智能體系統(tǒng)的魯棒H∞編隊(duì)控制問(wèn)題可解的充分條件。
　　3)研究了具有非線性動(dòng)態(tài)的多智能體系統(tǒng)分布式輸出調(diào)節(jié)編隊(duì)控制。把動(dòng)態(tài)領(lǐng)導(dǎo)者或者環(huán)境干擾作為輸出調(diào)節(jié)問(wèn)題中的外部系統(tǒng)，將傳統(tǒng)非線性輸出調(diào)節(jié)理論進(jìn)行推廣，設(shè)計(jì)一個(gè)控制協(xié)議。基于內(nèi)模原理，得到編隊(duì)控制問(wèn)題可解的充要條件。當(dāng)系統(tǒng)具有不確定參數(shù)時(shí)，采用魯棒輸出調(diào)節(jié)理論